飞溅的火花·物理学院宋洪晓

这张照片“飞溅的火花”生动地捕捉了工人使用砂轮机切割金属的震撼瞬间。在高速旋转的砂轮与坚硬金属的激烈碰撞中，无数炙热的金属颗粒沿着砂轮运动的切线方向飞溅而出，形成了一道道耀眼的火花轨迹。这一现象不仅展示了工业劳动的壮观场景，也蕴含着丰富的物理知识。

当砂轮机切割金属时，砂轮与金属之间的摩擦力使得金属表面迅速升温，直至达到熔点，金属颗粒因此被熔化并从砂轮与金属接触的点被抛出。这些颗粒沿着砂轮的切线方向运动，这是因为砂轮的旋转为金属颗粒提供了一个切向的力，根据牛顿第二定律，力的作用使得金属颗粒获得了沿切线方向的加速度。

切割金属时释放的热量，是由于砂轮与金属之间的摩擦做功产生的。摩擦力将机械能转化为热能，使得金属颗粒的温度急剧升高。当金属颗粒的温度超过一定阈值时，它们会发出光线，这是由于高温使得金属颗粒内部的电子获得足够的能量跃迁到更高的能级，当这些电子回落到较低能级时，会以光的形式释放出能量，这种现象称为热辐射。

金属小颗粒在高温下发出的光线，其颜色和亮度与温度密切相关。根据黑体辐射理论，随着温度的升高，辐射的峰值波长会向短波方向移动，即从红外光到可见光，甚至到紫外线。这就是为什么在高温下，金属颗粒会发出明亮的光线，这些光线的颜色可能会从红色、橙色变化到黄色、白色，甚至蓝色，具体取决于颗粒的温度。

“飞溅的火花”这张照片不仅记录了工业生产中的一个瞬间，也让我们见证了物理规律在实际应用中的体现，从颗粒的切线运动到金属的高温发光，每一个细节都揭示了自然界中能量转换和物质状态变化的奇妙过程。